1、风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,电力工程技术（china-,dianli）,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,风机防雷保护的必要性风力机组在自然环境下，不可避免受到自然环境 的危害，其中，雷击是自然界中对风力发电机组 安全运行危害最大的一种危害，一旦发生雷击，雷电释放的巨大能量会造成风力发电机组叶片损 坏、发电机绝缘击穿、控制元件烧毁等后果，严 重可能造成风机报废，造成巨大的经济财产损失。同时，雷击也会对检修维护人员造成巨大威胁。,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,风力发电机的防雷与接地,电力工程
2、技术（china-dianli）,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,鉴于雷击无法避免的 特性，风力发电机组 的防雷重点在于雷击 时如何迅速将雷电流 引入大地，尽可能减 少由雷电引入设备的 电流，最大限度地保 障设备和人员安全，使损失降低到最小程 度。,对于风力机而言，直 接雷击保护主要是针 对叶片、机舱、塔架 防雷，而间接雷击保 护主要是指过电压保 护和等电位连接。电气系统防雷则主要 是间接雷击保护。,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,外部直击雷的保护设计,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,叶片的防
3、雷保护位置最高是雷电袭击的首要目标叶片防雷重要性,叶片防雷,雷击造成叶片损坏,叶片是风力发电机组中最昂贵的部件,雷击造成的巨大声波，对叶片结构造 成冲击破坏,雷电击中叶尖后释放大量能量，雷电 流使叶尖结构内部温度急骤升高，造 成叶尖结构爆裂破坏甚至开裂；,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,研究表明，物体被雷电击中时，雷电流总是会选择传导 性最好的路径。故针对雷电的这一破坏特性，可以在被 击设备内部构造出一个低阻抗的对地导电通路，这样就 可以使设备免遭雷击破坏。这一原理是整个叶片防雷措 施的基础，并且贯穿于整个风力发电机的防雷系统中。根据国际电工委员会推荐标准风电
4、发电系统第24 部分：防雷保护（IEC TR 6140024）的要求，一般 情况下，是在叶片叶尖部位安装一个金属接闪器，用铜 质电缆导线把叶尖接闪器和轮毂的防雷引下线可靠接地。,叶片接闪轮毂 器,塔筒,基础,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,包含接闪器和敷设在叶片 内腔连接到叶片根部的导 引线，叶片的铝质根部连 接到轮毂、引至机舱主机 架、一直引入大地。,叶片防雷系统的主要目标 是避免雷电直击叶片本体，而导致叶片本身发热膨胀、迸裂损害。,叶片防雷保护,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,机舱的防雷保护现代大多数风力机的机舱罩是用金属
5、板制成，本身就有良 好的防雷保护作用。机舱主机架除了与叶片相连，在机舱 罩顶上后部设置一个（数目可多于一个）高于风速、风向 仪的接闪杆，保护风速计和风向仪免受雷击。,机舱的防雷设计,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,塔架的防雷保护,专设的引下线连接机舱与塔架，减轻电压降，跨 越偏航环，机舱和偏航刹车盘通过接地线连接，因此，雷击时将不受到伤害，通过引下线将雷电 顺利的引入大地。,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,塔架的防雷保护由于塔筒法兰面之间涂有密封胶，加大了塔筒之间 的连接电阻，所以必须要 降低这部分的阻抗，现在 采取的方法一般
6、是用铜编 织电缆或铜导线把两端塔 筒连接起来。,风力发电机的防雷与接地,风机的接地风电机组采用TN方式供电系统，可以较好的保护风机 电气系统及人员的安全。TN系统，T：系统中有一点（一般是电源的中性点）直 接接大地，称为系统接地（System Earthing）；N：用电设备的外壳经保护接地即PE线（Protecting Earthing conductor）与系统直接接地点连接而间接 接地，称为保护接地（Protective Earthing）。意思 就是风力发电机组宜设一共用接地装置，供所有接地 之用对于其他原因必须分开装设的接地装置，应采取 等电位连接，连到共用接地装置上。TT系统，前一
7、个T：系统接地是直接接大地；后一个T：用电设备外壳的保护接地是经PE线接单独的接地板直接接大地，与电源中电力的工程N技线术（线ch路ina-和dian系li）统接地点毫无关连。,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,风机的接地风机接地系统应包括一个围绕风机基础的环状导体，此环 状导体埋设在距风机基础一米远的地面下一米处，采用 50mm铜导体或直径更大些的铜导体；每隔一定距离打入 地下镀铜接地棒，作为铜导电环的补充；铜导电环连接到 塔架2个相反位置，地面的控制器连接到连接点之一。有 的设计在铜环导体与塔基中间加上两个环导体，使跨步电 压更加改善。如果风机放置在接地电阻
8、率高的区域,要延 伸接地网以保证接地电阻达到规范要求。若测得接地网电 阻值大于要求的值，则必须采取降阻措施，直至达到标准 要求。可以将多台风电机组的接地网进行互连，这样就可以 通 过延伸机组的接地网可进一步降低接地电阻，使雷电流迅 速流散入大地而不产生危险的过电压。,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,风机的接地,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,风机的接地,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,风机的接地风机的接地电阻:为了将雷电流流散入大地而不 会产生危险的过电压，风机的工频接地电阻一般 应小于4，在
9、土壤电阻率很大的地方可放宽到 10。,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,内部防雷（过电压）保护系统,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,内部防雷（过电压）保护系统依据是否可能发生直击雷，雷电流的幅值以及相 关电磁场情况，国际电工委员会对防雷过电压保护的防护区域划分为：LPZ0 区（LPZ0A、LPZ0B），LPZ1 区，LPZ2 区。,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,内部防雷（过电压）保护系统四种雷电保护带,LPZ0A,直接雷击，完全的雷电流，无衰减的电磁场,LPZ0B,无直接雷击，完全的雷电流，无
10、衰减的电磁场,LPZ1,无直接雷击，减小的雷电流，衰减的电磁场,LPZ2,进一步减小的雷电流，进一步衰减的电磁场,风力发电机的防雷与接地,电力工程技术（china-dianli）,内部防雷（过电压）保护系统在金属塔架接地良好的情况下，叶片、机舱的外部（包 括机舱）、塔架外部（包括塔架）、箱式变压器应属于 LPZ0区，在0区内的各部分物体都可能遭到直接雷击，并 且电磁场没有衰减，但是，雷击的危险性也最高。其中，完全暴露但不受接闪器保护的区域属于 LPZ0A区；受到接 闪器保护的区域，并且在风力发电机的外部的区域属于 LPZ0B区。受到接闪器保护的区域，并且在风力发电机的 内部，属于 LPZ1 区
11、，这其中包括电缆、发电机、齿轮箱 等。塔架内电气柜中的设备，特别是屏蔽较好的弱电部分 应属于 LPZ2。依次类推，可划分为不同的区域，越往内 部，危险程度越低。当电气走线或金属管线穿过这些分区 界面时，必须在每一穿过点做等电位连接。,风力发电机的防雷与接地,内部防雷保护系统等电位连接：一般情况下，只需要对从一个保护带跨到另 一更低保护水平防雷带的电缆进行过电压保护，而无需对 本区内的电缆进行保护。在不同的保护区的交界处，通过 SPD（防雷及电涌保护器）对有源线路（包括电源线、数 据线、测控线等）进行等电位连接。适当的等电位连接可 以在雷击时避免出现触摸电压和跨步电压从而起到保护作 用，并减少对电气电子系统的危害。隔离：在机舱上的处理器和地面控制器通信，采用光纤电 缆连接；对控制器和传感器，采用不同的直流电源供电。需重点保护的电气部分，供电采用隔离变压器供电。过电压保护设备：在发电机、开关盘、控制器模块电子组 件、信号电缆终端等，一般是采用防雷器或压敏块电阻的,过电压保护。,电力工程技术（china-dianli）,风力发电机的防雷与接地,thanks,电力工程技术（china-dianli）,
